3d打印机
阅读说明：本技术 3d打印机 (3D printer ) 是由 梅丽莎·斯诺弗伯顿 马丁·卡奇普尔 于 2021-03-24 设计创作，主要内容包括：一种用于生产消耗品的3D打印机,所述3D打印机包括用于分配材料的设备,该设备包括：第一注射器,第一注射器具有用于容纳材料的主体、用于从主体分配材料的喷嘴和用于控制主体中的压力的柱塞；柱塞机构,该柱塞机构联接到柱塞；主体机构,该主体机构联接到主体；以及致动器,该致动器被布置成使柱塞机构相对于主体机构在第一方向上移动,以增大第一注射器主体中的压力来分配材料,且使柱塞机构相对于主体机构在第二方向上移动,以减小注射器主体中的压力,来阻止材料的分配。(A 3D printer for producing a consumable, the 3D printer comprising an apparatus for dispensing material, the apparatus comprising: a first syringe having a body for containing a material, a nozzle for dispensing the material from the body, and a plunger for controlling pressure in the body; a plunger mechanism coupled to the plunger; a body mechanism coupled to the body; and an actuator arranged to move the plunger mechanism relative to the body mechanism in a first direction to increase pressure in the first syringe body to dispense material and to move the plunger mechanism relative to the body mechanism in a second direction to decrease pressure in the syringe body to prevent dispensing of material.)
技术领域
本申请大体上属于3D打印成型
技术领域
，特别涉及一种3D打印机。背景技术
现有用于分配药品的机器。然而，现有的机器生产大量相同的产品，且依赖于例如药剂师等分配者来为个人消费者安排药品。因此，需要一种用于减轻分配者的负担的装置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于生产消耗品的3D打印机，所述3D打印机包括用于分配材料的设备，所述设备包括：第一注射器，所述第一注射器具有用于容纳材料的主体、用于从所述主体分配所述材料的喷嘴和用于控制所述主体中的压力的柱塞；柱塞机构，所述柱塞机构联接到所述柱塞；主体机构，所述主体机构联接到所述主体；以及致动器，所述致动器被布置成使所述柱塞机构相对于所述主体机构在第一方向上移动以增大所述注射器主体中的压力来分配所述材料，且使所述柱塞机构相对于所述主体机构在第二方向上移动，以减小所述注射器主体中的所述压力来阻止所述材料的分配。
因此，根据本发明的第一方面的3D打印机被布置成打印例如药物或保健补充剂等消耗性物品。减小注射器主体中的压力，例如产生负压(这可能只是暂时的)，可减少在打印操作之间的注射器喷嘴的不必要的材料分配，且由此可实现更精确的打印，同时减少浪费。
因此，根据本发明的实施例的3D打印机能够以受控方式分配快速固化材料，从而可控制所生产的消耗性物品的形状，同时能够快速且一致地生产多层消耗性物品。与简单地以小球形式分配一定剂量的可流动材料的机器相比，根据本发明的实施例的3D打印机可将相同体积的材料布置成与小球相比具有更大表面积的形状，从而使得可流动材料能够更快地固化，以便准备好在其上分配下一层。增大的表面积还可有助于所施加的层粘附到下面的层。
所述3D打印机可进一步包括板，所述板含有用于接收并支撑从第一注射器分配的材料的第一打印位置，所述板可相对于所述第一注射器旋转。这可使材料被所述第一注射器沉积，且随后可使所述打印位置移动以使材料经由第二注射器发生沉积。
所述柱塞机构可以可释放地联接到所述柱塞，和/或所述主体可以可释放地联接到所述主体机构。这可使所述3D打印机更有效地重复使用，以从不同注射器沉积不同材料。
所述主体机构可包括电磁体，所述电磁体可被接通和断开，以允许所述主体与所述主体机构脱离联接。所述主体可包括被布置成容纳在所述主体机构中的凸缘。
所述注射器可包括联接到所述柱塞的柄部，且所述柱塞机构可包括平板，所述平板被布置成在朝向所述注射器主体的方向上在所述注射器柄部上施加力。这可提供用于在针筒柄部上均匀地施加力的布置，且如果存在多个注射器，则板可均匀地使所有注射器柄部移动，以均匀地分布材料。
所述柱塞机构可包括保持板，所述保持板具有用于容纳和保持所述注射器柄部的狭槽。这可允许将注射器容易地安装在保持机构中且由所述保持机构牢固地保持。
所述柱塞机构可进一步包括用于将所述注射器的所述柱塞联接到所述保持机构的卡扣配合联接件。这能提供用于将注射器安装在保持机构中的简单手段。
所述柱塞机构可包括导螺杆。这可允许例如使用步进马达，可选地使用齿轮传动的步进马达来精确地控制保持机构，且由此精确地控制注射器柄部。
所述3D打印机可进一步包括第二注射器，所述第二注射器具有用于容纳第二材料的主体、用于分配所述第二材料的喷嘴以及用于控制所述主体中的施加在所述第二材料上的压力的柱塞，其中所述柱塞机构联接到所述第二注射器的柱塞且所述主体机构联接到所述第二注射器的所述主体，使得所述第二注射器主体中的压力随所述第一注射器主体中的压力而变化。这可允许从所述注射器分配多种不同材料，且使用共同的保持机构可实现沉积均匀体积的材料，且还实现对注射器进行更简单的控制。
所述第一注射器和所述第二注射器可各自包括柄部，且所述保持机构可包括至少两个保持板，每个保持板具有用于接收并保持注射器柄部的狭槽。通过这种布置，提供了一种用于弹性地保持多个注射器的简单的保持装置。每个注射器可保持在狭槽的端部。
所述第一注射器和所述第二注射器可被布置成将不同材料分别分配到第一打印位置和第二打印位置上。因此，所述第一主体中的可流动材料可不同于所述第二主体中的可流动材料。这可允许生产一系列产品，用更短的时间获得包括一种以上的材料的其中每种产品。
所述板可为可旋转的，使得所述第一注射器可在某时间点与所述第二打印位置对准，且所述第二注射器可在某时间点与所述第一打印位置对准。这可带来更有效的打印工艺，用于生产具有多种不同材料的产品。
所述设备可包括控制器，所述控制器被布置成通过用所述柱塞机构使所述注射器的所述柱塞在第一方向上移动，以增大所述注射器主体中的压力来将所述可流动材料从所述注射器喷嘴沉积到第一打印位置上，用所述柱塞机构使所述注射器的所述柱塞在与所述第一方向相反的第二方向上移动，以便减小所述注射器主体中的压力且防止沉积。
所述第一打印位置和所述第二打印位置可位于打印区内，所述打印区可包括板，且旋转装置可机械地联接到所述板以使所述板绕Z轴旋转。因此，所述旋转装置可被布置成使打印床的一部分旋转，包括所述注射器的打印头被布置成在该部分上进行打印。这可以是有利的，因为打印区板可以比液体分配器和打印头的承载它们的部分明显更轻，这意味着可利用更小、更低廉的马达等，从而提高能量和热量效率。其还可允许打印床更准确地旋转和对准。
平移装置可被布置成使所述打印床相对于所述打印头沿Z轴移动。当增加消耗性物品的层时，这使得分配器喷嘴的尖端与打印床上的打印位置之间的距离能够增大，从而使得喷嘴在消耗性物品累积时能够总是接近于消耗性物品的顶表面。
每个注射器可被布置成安装在打印头内或打印头上，所述打印头被布置成支撑多个注射器。这使得普遍存在的注射器(例如食品级或药品级的不锈钢注射器)能够用于打印过程。
所述打印头可包括：具有多个块孔隙的块，所述块孔隙延伸穿过所述块；以及注射器支撑件，所述注射器支撑件被布置成接收并固持所述注射器，以限定规则多边形，所述注射器支撑件可移除地联接到所述块。所述块可为所述主体机构的一部分。
所述块可包括加热构件，所述加热构件可操作来加热注射器中的材料。加热块可用于加热分配器中的材料，以辅助所述材料在分配周期期间被致动器装置挤出。所述块在Z轴上的厚度可为注射器的主体的长度的至少一半，以提供大的热耦合区域。加热构件可包括嵌入金属块中的电阻性电线或热水导管。
可为主体机构的一部分的注射器支撑件可包括：具有多个支撑孔隙的第一支撑板，每个支撑孔隙被布置成容纳注射器，且尺寸被设定为使得注射器的主体的至少一些部分可穿过支撑孔隙，但注射器主体的径向扩大凸缘不能穿过支撑孔隙；具有多个支撑孔隙的第二支撑板，每个支撑孔隙被布置成容纳注射器，且尺寸被设定为使得注射器主体的至少一些部分可穿过支撑孔隙，但注射器主体的径向扩大凸缘不能穿过支撑孔隙，所述支撑孔隙被布置成限定规则多边形；以及联接构造，所述联接构造被布置成使得第一支撑板能够联接到所述块，这通过位于所述块与所述第一支撑板之间的第二支撑板实现。这提供了一种装置，经由所述装置，可将多个注射器以规则的多边形配置快速且方便地联接在一起，以准备来插入到打印头中。
所述联接构造可包括铁磁材料的区域，且所述块包括多个电磁体，在所述注射器支撑件位于所述块上时，所述多个电磁体定位成与联接区域对准，且可操作来将注射器支撑件磁联接到所述块。所述联接构造可包括从第一板的下表面延伸一定距离的圆盘，在将所述多个板与它们之间的注射器凸缘压在一起时，所述距离使所述圆盘的自由轴向面与第二板的下表面对准。
所述平板可具有：驱动面，所述驱动面具有布置成所述规则多边形的多个注射器柄部位置和一对平行的支撑轨道，在所述支撑轨道之间限定有通道，并且所述支撑轨道具有凸缘部，所述凸缘部与所述第一板间隔开并朝向彼此延伸，所述多个注射器柄部位置限定于支撑轨道之间；第一保持板和第二保持板，每个保持板包含多个狭槽，所述狭槽从第一边缘延伸到保持板中，且具有弧形的端面，当将所述第一保持板和所述第二保持板插入到通道的相对端并且所述注射器柱塞位于所述注射器柱塞位置时，所述端面与所述注射器柱塞重叠，以抓住所述注射器柱塞。一个或多个线性致动器可联接在平板与块之间，以使平板朝向块线性移动来从所述注射器分配液体。这提供了一种装置，经由所述装置，可将位于注射器支撑件中的多个注射器快速且方便地联接到打印头。
所述打印床可包括多个打印区。因此，一旦在第一打印区上已经打印了第一组消耗性物品，便可利用平移装置使打印床沿着X轴移动，从而可重复所述过程以在打印床上的一个或多个其它打印区处打印另外的一组或多组消耗性物品。这可使得能够以快速的方式打印更多数量的消耗性物品，而不增大打印头的尺寸、重量和/或复杂性。
所述打印头可被布置成定位喷嘴，以限定七边多边形，且每个打印区都定位打印位置，以限定七边多边形。所述打印床可由沿着打印床线性布置的四个打印区组成，其中每个打印区的轴线都与打印床的纵轴相交。这可提供特别适合于打印药物或保健补充剂的布置。
所述控制器可进一步被配置成使3D打印机执行以下步骤：在第一Z轴与第二Z轴对准的情况下，操作致动器装置以将液体从每个喷嘴分配到相应打印位置上：操作旋转装置以在打印区与打印头之间引起相对旋转，来将每个打印位置放置成与所述喷嘴中的一个不同喷嘴配准；以及操作致动器装置以将液体从每个喷嘴分配到相应打印位置上。此过程可重复多次，优选地重复与分配器的数量相同的次数，使得可打印具有由每个分配器提供的组分的多层消耗性物品。
所述控制器可进一步被配置成使3D打印机执行以下步骤：在操作致动器装置的将液体从每个液体分配器分配到相应打印位置的每个步骤之后，使打印床沿Z方向远离打印头移动，移动的量对应于分配在打印位置上的液体在Z轴上的厚度。
所述控制器可进一步被配置成操作致动器装置以将液体从每个液体分配器分配到相应的打印位置，与此同时使打印床在X和Y方向上移动，从而形成闭环形状。
可流动材料分配器可用在WO 2016113318 A1、WO 201121822 A1或WO 2017/032689 A1中公开的组合物中的任一者填充。所述分配器可用快速固化组合物(视情况为快速固化凝胶)填充。这样可加快制造速度。所述材料可为液体。
在替代实施例中，所述设备可为用于制造消耗品的分配器，而不必是3D打印机。
根据本发明的第二方面，提供了一种使用3D打印机来沉积材料的方法，所述方法包括：将注射器联接到所述3D打印机，所述注射器具有用于容纳材料的主体、用于分配所述材料的喷嘴和用于控制所述主体中压力的柱塞；通过用柱塞机构使所述注射器的所述柱塞在第一方向上移动以增大所述注射器主体中的压力来将所述材料从所述注射器喷嘴沉积到第一打印位置；用所述柱塞机构使所述注射器的所述柱塞在与所述第一方向相反的第二方向上移动，以便减小所述注射器主体中的所述压力来阻止所述材料的沉积。
使用这种方法，可减少来自注射器喷嘴的不需要的材料沉积。具体地说，可减少在打印位置的移动期间的材料泄漏或沉积。因此，可实现更准确的打印，从而得到更高质量的产品和更少的材料浪费。
所述方法可进一步包括通过依次执行以下步骤来将所述注射器安装在保持机构中：使用在注射器柄部的第一侧上的保持机构的第一板将力施加到所述注射器柄部上；将所述保持机构的第二板安装在所述注射器柄部的与所述第一侧相对的第二侧上。这可允许使用具有非常低公差的保持机构，且因此提高了注射器柄部的控制精度，从而减少空动。
所述注射器可为第一注射器，且所述方法可进一步包括：提供第二注射器，所述第二注射器具有用于容纳第二材料的主体、用于分配流体的喷嘴和用于控制所述主体中的压力的柱塞；通过在与第一注射器柄部移动的同时用所述保持机构使所述第二注射器的柱塞在所述第一方向上移动，以增大所述注射器主体中的压力来从所述第二注射器沉积材料；使所述第二注射器的柱塞在与所述第一方向相反的方向上移动，以便减小所述第二注射器主体中的压力来阻止所述材料的沉积。这可允许同时从注射器分配多种材料，且由此提供一种简单且有效的消耗品生产方法。
所述方法可进一步包括通过使所述第一注射器的柄部在所述第一方向上移动，以在所述第一注射器主体中生成正压来将材料从所述第一注射器喷嘴沉积到第二打印位置上。这可允许生产具有一种以上材料的消耗品。
所述第一打印位置的移动可归因于含有第一打印位置的板的旋转。由于旋转可比线性移动更精确地进行，因此这可实现更高的3D打印精度。旋转还可实现更好地利用注射器。
附图说明
现在将仅通过举例的方式，参考附图描述本发明的某些实施例，其中：
图1a和1b是根据本发明的实施例的3D打印机的透视图和侧视图；
图2a、2b和2c分别是图1的3D打印机的打印床的可移动部分的透视图、俯视图和侧视图；
图3是示出图1的3D打印机的打印头的内部组件的侧视图；
图4a和4b分别是图1的3D打印机的固持在注射器支撑件中的注射器的透视图和侧视图；
图5是示出图1的3D打印机的装载到注射器支撑件中的注射器的示意图；
图6是示出图1的3D打印机的安装在打印头的块上的注射器支撑件的示意图；
图7是图1的3D打印机的致动器装置的保持机构的下侧的透视图；
图8是驱动板的一部分的下部视图，示出了柱塞的位置；
图9是示出保持板的插入的侧视图；
图10a和10b是用于与本发明的3D打印机一起使用的卡扣配合联接件的透视图；
图11a和11b是示出注射器和卡扣配合联接件可以如何被安装在本发明的3D打印机内的示意图；
图12是示出根据本发明的实施例的方法的流程图；
图13是示出可替代的3D打印机的打印头的内部组件的侧视图；以及
图14a和14b是安装在打印头内的单个注射器的侧视图和正视图。
具体实施方式
图1a和图1b大体示出了根据本发明的实施例的用于打印消耗性物品的3D打印机，3D打印机由附图标记10指示。3D打印机是被布置成以受控方式分配快速固化材料，以控制所生产的产品的形状的设备。
3D打印机10具有打印头12，该打印头被布置成定位多个可流动材料分配器的喷嘴，以围绕第一Z轴Z1限定规则多边形。在此实施例中，流体分配器是注射器，该注射器被布置成以面向下的方式位于打印头12内的块14上。
3D打印机10具有致动器装置16，该致动器装置在此实施例中位于打印头12内，可操作来从位于块14内的每个材料分配器分配一部分材料。
3D打印机10具有打印床，该打印床包括四个打印区PZ，每个打印区PZ包括多个打印位置PL，多个打印位置PL被布置成围绕相应第二Z轴Z2限定规则多边形。
3D打印机10具有平移装置，该平移装置可操作来使打印床18相对于打印头12沿X轴和Y轴移动。在此实施例中，打印床18可滑动地安装在基座20上，以便可沿X轴移动。
从图1a和1b可看出，第一Z轴Z1与第二Z轴Z2是竖直的且可偏移的，且X轴与Y轴是水平的且可彼此垂直的。
3D打印机10具有旋转装置，该旋转装置可操作来引起打印区PZ与打印头12之间的相对旋转，使得在第一Z轴Z1与第二Z轴Z2对准的情况下，致动器装置16可操作来将材料从每个材料分配器分配到相应打印位置PL上，且此后，旋转装置可操作来引起打印区PZ与打印头12之间的相对旋转，以使每个打印位置PL与一个不同的喷嘴对准。
图2a、2b和2c分别是图1的3D打印机的打印床18的可移动部分的透视图、俯视图和侧视图。
打印床18被支撑在基座20上，该基座具有X马达(未示出)，X马达用于通过与X轴承30相互作用而使打印床18在X方向上移动。打印床具有Z马达26和Y马达28，Z马达26用于使打印床18在竖直方向上(即沿着第二Z轴Z2)移动，Y马达28用于使打印床18沿着Y轴移动。
打印床18包括板22，板22形成打印区PZ。在所公开的实施例中，四个板22形成四个相应打印区PZ，然而，也可使用其它数量的板22和打印区PZ。打印区PZ可沿着打印床18的顶表面定位且沿着X轴分布。
由每个板22限定的相应打印区PZ具有多个打印位置PL。每个板22可关于它们各自对应的第二Z轴Z2旋转对称，由此板22可旋转且打印位置可改变位置，使得当板22旋转预定度数时，第一打印位置PL可到达第二打印位置PL的位置。可通过旋转马达24使板22旋转，以便使打印位置PL移动。旋转马达24优选地是步进马达，更优选地是齿轮传动的步进马达，其可提供高旋转精度。
另外，在基座20中可有一个或多个销，当达到正确的旋转角度时，一个或多个销与板22中的对应孔或斜面接合。销可将板22锁定在适当位置，以便防止板22在沉积期间的不希望的旋转。
尽管图2a和2b示出了每个打印区PZ具有七个打印位置PL，但在每个打印区上也可能有其它数量的打印位置PL。每个打印区PZ中的打印位置PL的数量应优选地与支撑在打印头12内的注射器的数量相同。
图3示出了用于操作注射器的挤出系统。该挤出系统包括挤出板34和保持板36，挤出板34用于压在注射器的柱塞上，保持板36用于紧固注射器的柄部。挤出板34和保持板36可沿着轨道33在竖直方向上移动，轨道33在它们之间形成通道。这些部件由此形成用于使注射器的柱塞移动的柱塞机构。挤出马达32a和32b被布置成竖直地驱动挤出板34和保持板36，以便在注射器的柱塞上施加向下的力，从而从注射器分配材料。
所述系统还可包括加热块14，该加热块14可含有电线或流体循环系统，且被布置成加热注射器内的材料，以便减小材料的粘度和/或使材料熔化，从而使材料可更容易地从注射器进行分配，且通过使用加热块14可分配更大范围的材料。
图4a和4b示出了注射器42在主体机构中的布置，但实施例扩展到包括单个注射器的设备。每个注射器具有：注射器主体44，注射器主体44可填充有待分配的食用材料；喷嘴48，用于控制材料的分配；以及柱塞46，柱塞46可被压向注射器主体44，以便从喷嘴48挤出材料。每个注射器还可具有从注射器主体44延伸的凸耳50。凸耳50可放置在两个支撑板38、40之间。第一支撑板38可位于凸耳上方，且第二支撑板40可位于凸耳下方。第一支撑板38可具有联接构造38a，联接构造38a用于将第一支撑板38固持到块(例如，打印头12的加热块14或非加热块)。
第一支撑板38和第二支撑板40以及注射器42的布置使注射器42稳定地固持在打印头12的外部，从而可将这些注射器42快速且容易地同时插入到打印头12中。
如图5所示，第一支撑板38可具有支撑孔隙38b，支撑孔隙38b尺寸大于注射器主体44且小于凸耳50，且第二支撑板40可具有第二支撑孔隙40b，第二支撑孔隙40b尺寸也可大于注射器主体44且小于凸耳50。这允许注射器42插入并穿过支撑孔隙38b、40b，且由凸耳50和支撑板38、40固持在适当位置。
图6示出了安装有注射器42的打印头12。注射器42被安装在加热块14内，且通过第一支撑板38和第二支撑板(在图6中不可见)固持在适当位置。可以看到，联接构造38a联接到加热块14上的对应联接构造52。第一支撑板38上的联接构造38a可为铁磁材料，且加热块14上的对应联接构造52可为磁体，优选是电磁体。注射器42的柱塞端(在图6中不可见)位于挤出板34的下方，使得挤出板34可竖直向下移动，以便从注射器42挤出材料。
图7示出了从下方连接到平板34(平板34也可称为挤出板或驱动板)的保持板36的视图。可以看到，保持板36可形成为两个部分，这两个部分可沿着滑轨35滑动到适当位置。保持板36可包括狭槽36a，狭槽36a可滑动到适当位置，以便固持注射器42的柱塞46。
由于注射器柄部46(也称为注射器柱塞)有一部分的宽度大于狭槽36a的宽度，因此保持板36可在远离注射器主体44的方向上对注射器柄部46施加力。
图8和9示出了如何将保持板36的两个部分滑动到适当位置。
可操作机器以使得挤出板34被操作来向下推动注射器42，使得所有柱塞都接触挤出板34，且在柱塞46全都与挤出板34接触的同时，保持板36可滑动到适当位置以夹持到柱塞46上。这可防止柱塞46从挤出板34移开，从而确保柱塞46的稳定性。这还可允许力在远离活塞主体44的方向上施加在柱塞46上，以便在注射器主体44内产生负压且由此防止材料挤出。
可操作3D打印机，以使得打印区PZ定位在注射器42下方，同时第一Z轴Z1与第二Z轴Z2共线，且打印区PZ在喷嘴48下方。一定量的材料可从注射器42的喷嘴48挤出到注射器42下方的多个打印位置PL上。在材料挤出之后，可停止挤出，且可通过使板22围绕Z轴Z2旋转来改变打印位置。可发生旋转，使得在旋转之后，每个打印位置PL在不同注射器42下方。随后，可进行第二挤出步骤，这一过程中，将其它材料从每个注射器42挤出到相应打印位置PL上，从而使得每个打印位置PL上沉积有来自不同注射器42的不同材料，这些不同材料是在每个旋转步骤之间沉积在打印位置上的。可重复此过程，直到在每个打印位置PL上都沉积有所有必需的材料为止，例如在打印区PZ完全旋转之后。随后，可使打印床18在X方向上移动，使得新的打印区PZ定位在注射器42下方。
还应注意，如果需要沉积的不同材料的数量与打印位置PL的数量不完全匹配，则所述布置的某些注射器42可能不存在或可能是空的。或者，一个以上的注射器42可含有相同的材料，并不需要每个注射器42具有不同材料。
注射器42可为适用于食品或药物制造的无菌注射器，且可填充有用于制造食品或药物补充剂(包含维生素和矿物质补充剂)的药物或食品组合物。注射器中的可流动材料可为固体，或者在室温下可为凝胶，且可在被加热块14加热时变成液体或粘性较小的凝胶。
在挤出步骤期间，还有可能使打印床18、并因此使打印区PZ和打印位置PL在X方向和Y方向上移动，以便控制材料在每个打印位置上的沉积方式和位置精度。这可允许产生具有特定形状或图案的消耗品。
在每个挤出步骤之间，可使打印床18在Z方向上移动，以便例如防止所沉积的材料触碰注射器喷嘴48。
图10a示出了用于将注射器连接到保持机构的卡扣配合连接件80。卡扣配合连接件80具有两个部分82a、82b。第一部分82a具有一个或多个连接器86，上述一个或多个连接器可为卡扣配合连接器，且第二部分82b可具有与卡扣配合连接器对应的连接器，或具有用于容纳卡扣配合连接器的凹部。或者，两个部分82a、82b中的每一个可具有卡扣配合连接器，且每个部分82a、82b可具有与另一部分上的卡扣配合连接器对应的凹部。
两个部分82a、82b皆含有用于容纳注射器的柄部46的凹槽84，凹槽84的形状可形成为夹持注射器柄部。卡扣配合连接件80还在底侧上具有孔，用于允许注射器的柱塞从卡扣配合连接件80朝向注射器主体44延伸。
卡扣配合连接件80在顶表面上具有至少一个突起88，顶表面与具有孔的一侧相对。突起优选是柔性的，使得突起可通过插入到保持机构的对应孔(未示出)中而连接到保持机构中，且弹性地固持在保持机构内。
图10b示出了两个部分82a、82b接合形成的卡扣配合连接件80。
图11a和11b示出了当将卡扣配合连接件80安装在注射器的柄部46上后，可如何通过将突起88插入到保持机构34中的对应孔(未示出)中来将卡扣配合连接件安装在保持机构34中。
通过使用卡扣配合装置，不需要任何工具即可将注射器安装在3D打印机上，且保持机构只需要单块板。这可允许更快地更换注射器。
在任何实施例中，可配备传感器(未示出)以确定3D打印机的组件是否已经成功地在预期阶段之间转变。
如图1a所示，可配备控制器C(例如微控制器、ASIC或计算装置)来控制3D打印机的操作。在此实施例中，控制器C通信地联接到3D打印机的所有马达、致动器和传感器。
图12中的流程图图示了打印头12的操作方法100。
在步骤102，为打印头12涂底漆，同时注射器42插入到加热块14中，且打印区PZ位于注射器42下方。该步骤可包含将打印区PZ沿着X轴移动到适当位置，且可包含对准检查，以确保每个打印位置PL与特定注射器42的喷嘴44对准。支撑板38也可在此阶段安装。
在步骤104中，挤出板34可向下移动，即朝向注射器主体44移动一小段距离。这可确保注射器柄部46全部与挤出板34接触。在使用卡扣配合连接件80的情况下，由于向下移动，卡扣配合连接件80可与保持机构34互锁。
在不使用卡扣配合连接件80的情况下，可在步骤106插入保持板36。通过在安装保持板36之前使挤出板34向下移动，可使用具有较低公差的保持机构。
在步骤108，通过挤出板34的连续移动将材料从注射器42沉积到相应打印位置PL上。
在每个沉积步骤108之后，使注射器柄部46各自回缩一小段距离110，例如，可使注射器柄部回缩5到10mm之间的距离。回缩的距离可对应于喷嘴中的流体的体积，使得在回缩之后无流体保留在喷嘴中。
在步骤112，检查在注射器42下方的打印区PZ内的每个打印位置PL上是否沉积有需要的材料。如果每个打印位置PL都具有所有需要的材料，则方法转移到步骤116，否则，方法转移到步骤114。
在步骤114，旋转打印区PZ，使得每个打印位置PL与不同注射器42对准，以使得可将不同材料沉积到每个打印位置PL上。接着可进行另一沉积步骤104。
在步骤116，确定在打印床上的每个打印区PZ是否已经在其上沉积了材料，或者是否存在其他需要打印的打印区PZ。如果已经打印了所有打印区PZ，则该方法在步骤120结束。否则，方法转移到步骤118。
在步骤118，使打印床在X方向上移动，以使得新的打印区PZ与注射器42对准。该步骤还可包含对准检查，以确保每个打印位置PL在注射器42下方。随后，在步骤108进行材料的进一步沉积。
在步骤120，该方法结束，且可移除所打印的消耗性物品。在此阶段，已生产出大量定制的食用产品。
应注意，上述实施例说明而非限制本发明，且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例，这些替代实施例不会脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。举例来说，虽然在所示的实施例中，3D打印机10被布置成并行地打印多个消耗性物品，例如药物或保健补充剂，但在其它实施例中，3D打印机可被布置成在每个分配周期期间仅打印单个消耗性物品。
在另一实施例中，注射器可不具有柄部，而柱塞可直接联接到导螺杆等，且由此可由致动器更直接地驱动。
如上所述，主体机构可使用磁体，优选地使用电磁体来紧固，或者可使用可逆机械紧固构件，例如采用了“偏心”布置的铰链，将针筒注射器主体固持在适当位置，且还可并入用于致动主体机构的液压缸。
图13示出了具有这种可替代的主体机构的打印头。图13的主体机构包括液压致动器152，液压致动器152被布置成致动某机构以便将支撑板138固持在适当位置。支撑板138由此可将注射器主体固持在适当位置，如上文参照图4a、4b、5和6所作的解释那样。
可通过液压致动器152的致动来使该机构在相反方向上移动，从而可释放支撑板138，且随后可从打印头移除注射器。
图14a和14b示出了被布置成仅容纳单个注射器的打印头中的单个注射器42。注射器42具有：主体44，该主体可释放地固持在主体机构内，该主体机构形成为围绕注射器主体44的壳体；以及喷嘴48，所述喷嘴从主体44延伸且被布置成从注射器主体44向外沉积材料。
注射器42的柄部46固持在挤出板34与保持板36之间，挤出板被布置成朝向注射器主体44在注射器柄部46上施加力，保持板被布置成远离注射器主体44在注射器柄部46上施加力。保持板36可以可滑动地联接到挤出板34，以使得保持板可水平地滑动到适当位置以便保持注射器柄部46，且可在相反方向上滑出适当位置，以便释放注射器柄部46，从而可从打印头移除注射器42。
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